Evaluación de un reactor híbrido a escala de laboratorio para el tratamiento de aguas residuales piscícolas para acuaponía

Documento de 123 páginas.

Autores:
Rojas Gutierrez, Estefany
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2025
Institución:
Universidad de Ibagué
Repositorio:
Repositorio Universidad de Ibagué
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/5485
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12313/5485
Palabra clave:
Acuaponía - Aguas residuales piscícolas - Tratamiento
Aguas residuales - Tratamiento
Efluentes piscícolas
Tratamiento de aguas
Reactor UASB
Biofiltro aerobio
Sostenibilidad ambiental
Ingeniería
Water treatment
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spelling Delgadillo Mirquez, Liliana Rocíobbf1c0d4-217a-4e0e-93b0-efa5b3667897600Salazar Camacho, Natalia Andrea5bdf2b23-3e0a-44f9-95d2-b18496f4807a600Rojas Gutierrez, Estefanycc8747f4-b637-4bad-8fba-504f7cba6f70-1Meisel Donoso, José David7994c14f-2d83-4ea4-a644-4b9f92ef16b8600GMAR2025-08-15T16:54:13Z2025-08-15T16:54:13Z2025Documento de 123 páginas.Este estudio evaluó el desempeño de un reactor híbrido, que integra un sistema anaeróbico UASB acoplado a un biofiltro aeróbico, para el tratamiento de aguas residuales piscícolas a escala de laboratorio. La investigación se desarrolló en el Co-laboratorio de Investigación en Bioeconomía Regional bajo condiciones ambientales controladas, con el objetivo de determinar la eficiencia del sistema mediante el análisis de parámetros fisicoquímicos como pH, conductividad, oxígeno disuelto, sólidos disueltos totales, temperatura, alcalinidad, DQO soluble, amonio, nitritos, nitratos y sólidos totales, fijos y volátiles. Se trabajaron dos cargas orgánicas de 1.005 kg/m³·día y 1.14 kg/m³·día, obteniéndose eficiencias de remoción de amonio del 76.2 % y 83.11 %, respectivamente. En cuanto a DQO soluble, se registraron remociones del 21.96 % para la primera carga y 31 % para la segunda. Se evidenció en algunos momentos la presencia de nitritos y nitratos, lo que sugiere la ocurrencia parcial de procesos de nitrificación. Adicionalmente, se plantearon hipótesis sobre la volatilización del amonio, sustentadas por los altos niveles de oxígeno disuelto y pH superiores a 8. Asimismo, una posible nitrificación-desnitrificación en las Biosferas del biofiltro, debido al incremento de la alcalinidad del efluente. Estos resultados permiten concluir que el sistema híbrido evaluado presenta un comportamiento prometedor para futuras aplicaciones en el tratamiento de efluentes piscícolas.This study evaluated the performance of a hybrid reactor that combines an anaerobic UASB system with an aerobic biofilter to treat fish farming wastewater at a laboratory scale. The research was carried out at the Co-laboratory for Regional Bioeconomy Research, under controlled environmental conditions. The goal was to measure how well the system worked by analyzing physical and chemical parameters such as pH, conductivity, dissolved oxygen, total dissolved solids, temperature, alkalinity, soluble COD, ammonium, nitrites, nitrates, and total, fixed, and volatile solids. Two organic loading rates were tested: 1.005 kg/m³·day and 1.14 kg/m³·day. The system showed ammonium removal efficiencies of 76.2% and 83.11% for each case. For soluble COD, the removal was 21.96% and 31%, respectively. Nitrites and nitrates were found at times, suggesting that some nitrification took place. The study also suggests that some ammonium may have been lost through volatilization due to high dissolved oxygen levels and pH above 8. There may also have been a nitrification-denitrification process happening inside the biofilter, supported by the increase in effluent alkalinity. These results show that the hybrid system has good potential for future use in treating wastewater from fish farming.PregradoIngeniera IndustrialLa investigación propuesta se define como un estudio experimental explicativo, enfocado en la evaluación de los procesos biológicos involucrados en el tratamiento de efluentes piscícolas mediante un reactor híbrido que integra procesos anaeróbicos, utilizando un reactor UASB, y procesos aeróbicos a través de un biofiltro. Principalmente, se emplea información cuantitativa, obtenida mediante observaciones directas y la toma de muestras en diferentes etapas del reactor. Este estudio se lleva a cabo a escala de laboratorio en la sede de Colibrí de la Universidad de Ibagué.Recursos híbridos y sanamiento ambientalIntroducción..... 1 Capítulo 1: Generalidades..... 3 1.1 Planteamiento del problema..... 3 1.2 Justificación..... 4 1.3 Objetivos..... 5 1.3.1 Objetivo general..... 5 1.3.2 Objetivos específicos..... 5 Capítulo 2: Marco Teórico..... 6 2.1 Marco Empírico..... 6 2.2 Marco Teórico..... 8 2.2.1 Parámetros de calidad del agua para los cultivos de peces..... 10 2.2.2 Crecimiento acuícola mundial y regional..... 12 2.2.3 Mayores contaminantes presentes en los vertimientos piscícolas..... 16 2.2.4 Tratamientos biológicos de aguas residuales..... 17 2.3 Marco normativo..... 18 Capítulo 3: Metodología..... 20 3.1 Tipo, naturaleza y enfoque de estudio..... 20 3.2 Plan de trabajo..... 20 3.2.1 Objetivo A. Indagar las características de las aguas residuales en la industria piscícola..... 20 3.2.2 Objetivo B. Evaluar el desempeño del reactor con diferentes cargas orgánicas de entrada utilizando aguas piscícolas..... 21 3.2.3 Objetivo C. Analizar la eficiencia del reactor con los datos obtenidos..... 28 Capítulo 4: Resultados y discusión..... 30 Análisis del pH..... 30 Análisis de la conductividad (mS/cm)..... 36 Análisis del OD (mg/L)..... 40 Análisis de los sólidos disueltos totales (ppm)..... 45 Análisis de la temperatura (°C)..... 50 Análisis del amonio (ppm)..... 55 Análisis del nitrito (ppm)..... 60 Análisis del nitrato (ppm)..... 64 Análisis de la alcalinidad (mg de CaCO₃/L)..... 69 Análisis de sólidos fijos (g/L)..... 72 Análisis de sólidos volátiles (g/L)..... 75 Análisis de sólidos totales (g/L)..... 78 Análisis de DQO soluble (mg/L)..... 82 Análisis de correlación de las variables dependientes..... 87 Capítulo 5: Conclusiones y recomendaciones..... 94 4.1 Conclusiones..... 94 4.2 Limitaciones y recomendaciones..... 98 4.2.1 Limitaciones..... 98 4.2.2 Recomendaciones..... 98 Referencias bibliográficas..... 101123 páginasapplication/pdfRojas Gutiérrez, E. (2025). Evaluación de un reactor híbrido a escala de laboratorio para el tratamiento de aguas residuales piscícolas para acuaponía. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/5485https://hdl.handle.net/20.500.12313/5485spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería IndustrialAlarcón, P., Carrasco, Á., Salazar, C., Jaime, M., & Martin., C. (2021). Percepción del riesgo ambiental en mega proyectos acuícolas. El caso de la comuna de Cobquecura en Chile. Revista de Geografía Norte Grande, 103-121.Autoridad Nacional de Acuicultura y Pesca. (21 de 03 de 2024). Autoridad Nacional de Acuicultura y Pesca. Obtenido de https://www.aunap.gov.co/dane-sector-de-pesca y-acuicultura-del-pais-crece-un-37/Becerra Moreno, D., Correa Jaime, D., & Moreno Ochoa, Y. (Jul de 2022). Reactores UASB como técnica para el tratamiento de contaminantes de aguas residuales y lixiviados. Ing-NOVA, 1(2), 215-226.Borges, L., López-Vásquez, C., García, H., & Van Lier, J. (2015). 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